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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterbrechen der elektrischen Verbindungen der Module einer auf einem Gestell montierten Photovoltaikanlage mittels mechanischer Schalteinrichtung, welche über ein Kraftübertragungselement in eine Not-Aus-Stellung überführbar ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2010 036 327 A1 ist eine Vorrichtung zum sicheren Abschalten einer Energiequelle, insbesondere eines Solarmoduls, vorbekannt. Das Solarmodul weist wenigstens einen ersten Anschlusspol und einen zweiten Anschlusspol auf, wobei die dortige Vorrichtung als mechanisch ausgebildete Trenneinrichtung ausgeführt ist, um den wenigstens ersten Anschlusspol sicher abzutrennen.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist die Trenneinrichtung nach
DE 10 2010 036 327 A1 als ein mittels Federkraft vorgespannter Schieber ausgebildet, welcher beispielsweise im Fall der Abschaltung durch einen Auslösemechanismus von seiner vorgespannten Normallage in seine Endlage übergeht, in welcher er durch ein isolierendes Einbringen zwischen stromführenden Kontakten diese voneinander elektrisch isolierend trennt. Der Auslösemechanismus kann ein mechanisch zu lösender Haken, Hebel, ein Haltestift oder dergleichen sein, der durch einen beliebigen Aktor betätigbar ist. Mit der bekannten Vorrichtung sollen die Gefahren durch Berührungsspannungen auch im Fall von mechanischen und thermischen Einwirkungen reduziert werden, wobei diesbezüglich die Möglichkeit besteht, die Trenneinrichtung elektrisch auszulösen.
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Bei dem Druckschalter zur Trennung von Solarmodulen, die untereinander verbunden sind, gemäß
DE 20 2010 011 894 U1 wird dann eine Trennung von Solarmodulen vorgenommen, wenn ein bestimmter Druckwert ansteht. Diesbezüglich ist ein Druckschlauch vorhanden, der von Druckschalter zu Druckschalter der verschiedenen Module der Solaranlage durchgeschleift und entsprechend verlegt wird. Bei Beschädigung durch Brandfall resultiert ein sofortiger Druckabfall, so dass dann die photovoltaischen Elemente elektrisch getrennt werden. Mit einer solchen Lösung sollen Gefahren im Brandfall, insbesondere für die an der Löschung beteiligten Kräfte reduziert werden.
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Die gattungsbildende
DE 10 2011 114 499 A1 zeigt eine Schaltvorrichtung zum Unterbrechen der elektrischen Spannungsversorgung zum Zweck des Abschaltens einer Photovoltaikanlage. Die elektrische Spannungsversorgung ist über Versorgungsleitungen mit einem Verbraucher verbunden und es weist die Schalteinrichtung mindestens einen mechanischen Schaltkontakt auf, welcher mittels eines Kraftübertragungselements aus einer Betriebsstellung in eine Not-Aus-Stellung schaltbar ist und in dieser Position den mechanischen Schaltkontakt betätigt. Die Folge ist, dass die Versorgungsleitung nach Betätigen des mechanischen Schaltkontakts stromlos geschaltet ist. Mit der dortigen Lösung soll ein Feuerwehrmann die Solaranlage gefahrlos aus der Distanz abschalten können. Um dies zu bewirken, ist das vorerwähnte Kraftübertragungselement an seinem ersten Ende mit einem Schwenklager und an seinem zweiten Ende mit einer Prallplatte versehen. Durch die Feuerwehr ist es möglich, die im Bereich des Dachs montierte Prallplatte mit dem Löschmittelstrahl zu treffen und den Schaltvorgang auszulösen.
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Den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Einrichtungen zum mechanischen Trennen elektrischer Verbindungen von Photovoltaikmodulen ist der Nachteil einer sehr aufwendigen und gegebenenfalls wartungsintensiven Konstruktion gemein.
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Beim Auftreten von Schwelbränden, Rauchentwicklungen und offenem Feuer auf oder innerhalb der Dachfläche werden trotzdem die Einsatzkräfte vor große Sicherheitsprobleme gestellt, da nicht überprüfbar ist, ob tatsächlich die installierte Photovoltaikanlage abgeschaltet ist. Weiterhin müssen die Einsatzkräfte, um an den Brandherd zu gelangen, in vielen Fällen die Dachhaut öffnen. Ein darüber befindliches Photovoltaik-Solarstromsystem muss aus diesem Grund zerstört werden. Auch dies birgt ein großes Gefahrenpotential.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Vorrichtung zum Unterbrechen der elektrischen Verbindungen der Module einer auf einem Gestell montierten Photovoltaikanlage mittels mechanischer Schalteinrichtung anzugeben, die sowohl beim Neuerrichten von Anlagen als auch über eine Nachrüstung in einfacher Weise installierbar ist und welche keine nennenswerten höheren Kosten nach sich zieht. Die zu schaffende Vorrichtung soll mit in üblicher Weise beim Löschangriff vorhandenen Werkzeugen betätigbar sein und es soll auch unter den angespannten Bedingungen eines Löschangriffs optisch erkannt werden, ob und inwieweit der Abschaltvorgang ausgelöst ist.
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Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
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Es wird demnach von einer Vorrichtung zum Unterbrechen der elektrischen Verbindungen der Module einer Photovoltaikanlage ausgegangen. Diese Photovoltaikanlage kann eine Aufdach- oder Indachanlage mit Gestell sein. Das Gestell schafft die mechanische Verbindung zwischen den einzelnen Modulen einerseits und dem Objekt, im Regelfall dem Dach oder einem sonstigen Anlagenträger. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine mechanische Schalteinrichtung, welche über ein Kraftübertragungselement in eine Not-Aus-Stellung überführbar ist.
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Erfindungsgemäß verfügen bei der ersten Ausführungsform die die Module elektrisch verbindenden Kabel über mindestens eine, mechanisch durch Zugkraft trennbare Stecker-Buchse-Anordnung, wobei ein erstes Element der Stecker-Buchse-Anordnung, z. B. der Stecker, ortsfest sowie ein weiteres Element der Stecker-Buchse-Anordnung, beispielsweise die Buchse, beweglich gelagert ist. Dies erfolgt derart, dass das weitere Element in Form- und/oder Kraftschluss mit einer Schlagtrennschiene steht, welche bezüglich der Photovoltaikanlage mindestens auf einer Seite übersteht, wobei die Schlagtrennschiene mindestens stirnseitig eine Schlagfläche oder eine Schlagkante zum Trennen der jeweiligen Stecker-Buchsen-Anordnung oder einer Hintereinanderschaltung mehrerer Stecker-Buchsen-Anordnungen aufweist.
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Durch Schlag auf die seitlich überstehende Trennschiene und die dortige Schlagfläche oder Schlagkante können dann alle Stecker-Buchsen-Anordnungen, d. h. die vorhandenen Verbindungen getrennt werden und es reduziert sich die Spannung auf die jeweilige Einzelmodulspannung, die im unkritischen Bereich liegt.
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Eine quasi ausgelöste, d. h. bewegte Schlagtrennschiene, ist leicht zu erkennen, so dass diesbezüglich auch der elektrisch abgetrennte Zustand bei einem Löschangriff ohne weiteres ersichtlich ist. Der Schlag zum Aktivieren der Schlagtrennschiene kann mit einem üblichen Löschangriffswerkzeug ausgeführt werden.
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Gemäß zweiter Ausführungsform der Erfindung ist ein erstes Element der Stecker-Buchsen-Anordnung mit einer ersten Schiene und ein weiteres Element der Stecker-Buchsen-Anordnung mit einer zweiten Schiene mechanisch in Verbindung stehend, wobei die Schienen eine Relativbewegung in Längsrichtung zueinander ausführen können und als Schlagtrennschienen ausgebildet sind, welche bezüglich der Photovoltaikanlage mindestens auf einer Seite überstehen und mindestens stirnseitig eine Schlagfläche oder Schlagkante zum Trennen der jeweiligen Stecker-Buchse-Anordnung aufweisen. Auch hier kann das erste Element z. B. ein Stecker der Stecker-Buchse-Anordnung und das zweite Element eine Buchse der Stecker-Buchse-Anordnung (oder umgekehrt) sein. Wird z. B. auf eine der relativ zueinander beweglichen Schlagtrennschienen ein entsprechender mechanischer Schlag mit Kraftentfaltung ausgeübt, vollzieht sich trotz der Beweglichkeit der parallel verlaufenden weiteren Schiene trägheitsbedingt ein Trennvorgang.
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Der Vorteil der Vorrichtung gemäß zweiter Ausführungsform liegt darin, dass beim Löschangriff quasi von beliebiger Seite her die Schlagtrennung und damit das elektrische Abtrennen ausführbar ist.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Schlagtrennschienen jeweils verschiebebeweglich geführt und verlaufen am, im oder unterhalb des Gestells der Photovoltaikanlage. Dabei können die Schlagtrennschienen optisch in das Gestell eingefügt werden und diesbezüglich architektonisch unauffällig bleiben.
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Lediglich der Bereich der Schlagfläche oder Schlagkante kann mit einer Signalfarbe versehen werden, um diese Stelle im Löschangriff unter Stressbedingungen sicher aufzufinden.
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Bei einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform der Erfindung steht das erste Element der jeweiligen Stecker-Buchse-Anordnung mit dem Gestell, insbesondere einer Schiene des Gestells in Verbindung. Es erhält also die ohnehin notwendige diesbezügliche Gestellschiene die weitere Funktion des ortsfesten Fixierens des ersten Elements der Stecker-Buchsen-Anordnung.
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Die Elemente der Stecker-Buchsen-Anordnung können über Halte- und Klemmmittel mit der jeweiligen Schlagtrennschiene gekoppelt werden. Dabei können die Halte- oder Klemmmittel z. B. Aussparungen für einen zweckmäßigen Form- oder Kraftschluss besitzen. Diesbezüglich kann den Aussparungen komplementär am entsprechenden Stecker oder an der entsprechenden Buchse ein Vorsprung, eine Nase oder dergleichen ausgebildet werden.
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An der Stecker-Buchsen-Anordnung und deren Elementen, d. h. am Stecker- und/oder Buchsenteil sind bei einer Weiterbildung der Erfindung Befestigungsmittel ausgebildet oder angeordnet. Im einfachsten Fall kann dies eine Schlauchschelle sein, die in eine entsprechende Aussparung des Halte- oder Klemmmittels eingreift und/oder mit dem Halte- oder Klemmmittel in kraftschlüssiger Wirkverbindung steht.
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Wie bereits erwähnt, verlaufen die Schlagtrennschienen der Gesamtanordnung von mehreren über- und nebeneinander flächig angeordneten Solarmodulen parallel.
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Durch die ortsfeste Verbindung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung in Wirkverbindung mit den Halte- oder Klemmmitteln können gleichzeitig die die Module verbindenden Kabel verlegeseitig gesichert werden, was sich als erfindungsgemäßer Zusatzvorteil darstellt.
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Die jeweilige Schlagtrennschiene kann bei zweckmäßiger Umsetzung der Erfindungsidee gegen unbeabsichtigte Lageveränderung mittels eines Siegels, z. B. aus einem zerstörbaren Kunststoffmaterial gesichert werden.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme einer Prinzipskizze, die eine beispielhafte Anordnung einer Schlagtrennschiene in Wechselwirkung mit einer festen Gestellschiene zeigt, näher erläutert werden.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schlagtrennschieneneinrichtung in jeder Modulreihe, z. B. links oder rechts vom Modulfeld vorgesehen, ermöglicht eine sichere Trennung der elektrisch notwendigen Steckverbindungen zwischen den einzelnen photovoltaischen Modulen. Das einzelne Modul erzeugt dann zwar noch eine Restspannung, diese ist jedoch unproblematisch.
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Beim Angriff auf das Dach und die Dachhaut werden Einsatzkräfte mit Axt und Schlagwerkzeugen über Drehleitern befördert. In diesem Zusammenhang ist es einfach möglich, alle seitlich befindlichen und über eine Signalfarbe gekennzeichneten Schlagschienen mindestens einige Zentimeter einzuschlagen, d. h. in ihrer horizontalen Lage zu bewegen. Beispielsweise sind für ein Einfamilienhaus mit einer 5 kW-Peak-Photovoltaikanlage etwa drei bis vier Schlagtrennschienen erforderlich.
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Durch den Schlag werden alle Stecker-Buchse-Anordnungen, z. B. sogenannte Multikontakt-MC3-Verbindungen zwischen den Modulen einer Reihe sicher und gefahrlos getrennt.
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Die Schlagtrennschiene hat eine Wirkung über eine Länge von ca. 20 m und kann somit mehrere, z. B. 20 Modulverbindungen in einer Schlagaktion trennen.
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Bei größeren Feldern kann eine weitere Schlagtrennschiene an der gegenüberliegenden Seite angeordnet werden. Die vorgeschlagene Anordnung ist auch für Freilandanordnungen einsetzbar und insofern nicht auf dachgebundene Konstruktionen beschränkt.
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Wie in der Figur gezeigt, wird bei einer ersten Ausführungsform von einer festen Gestellschiene 1 ausgegangen. Diese Gestellschiene 1 kann Bestandteil eines klassischen Gestells zur Montage einer Photovoltaikanlage sein.
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Zwischen den photovoltaischen Modulen (nicht dargestellt) sind elektrisch verbindende Kabel 2 unterhalb der Module verlegt bzw. angeordnet. Die jeweiligen Kabelenden werden über eine Stecker-Buchse-Anordnung 3 verbunden. Hier kann es sich um sogenannte MC3-Stecker handeln.
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Der festen Gestellschiene 1 im Wesentlichen parallel gegenüberliegend ist eine erfindungsgemäße Schlagtrennschiene 4 befindlich. Diese Schlagtrennschiene ist verschiebebeweglich mittels Führungswinkel 5 gelagert. Die Schlagrichtung ist mit der Pfeildarstellung symbolisiert.
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Seitlich zur festen Gestellschiene 1 bzw. zum Gesamtgestell ragt die Schlagtrennschiene 4 im Nichtabtrennungsfall über. Dieser Überstandsbereich 6 kann mit einer Signalfarbe besonders kenntlich gemacht werden.
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Wird auf den Überstandsbereich 6 und eine dort vorhandene Schlagfläche oder Schlagkante 7 ein mechanischer Schlag ausgeführt, verschiebt sich die Schlagtrennschiene 4 in Pfeilrichtung nach links. Dadurch, dass die Stecker-Buchse-Anordnung mit einem ersten Element, z. B. dem Stecker 8, mit der Schlagtrennschiene 4 und mit einem zweiten Element, beispielsweise der Buchse 9, mit der ortsfesten Gestellschiene 1 verbunden ist, findet ein Auftrennen der Stecker-Buchsen-Anordnung im Fall der vorerwähnten Relativbewegung der Schlagtrennschiene 4 bezogen auf die feste Gestellschiene 1 statt.
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Die Elemente 8, 9 der Stecker-Buchse-Anordnung 3 können mit der jeweiligen Schlagtrennschiene 4 bzw. der festen Gestellschiene 1 oder bei der zweiten Ausführungsform einer weiteren Schlagtrennschiene über Halte- und Klemmmittel 10 in Verbindung stehen. Die Halte- und Klemmmittel 10 können z. B. als ein Formteil ausgebildet sein, das durch Verschrauben oder Vernieten mit der entsprechenden Schiene 1; 4 verbunden wird. Dieses Formteil kann eine Aussparung aufweisen, um die jeweiligen Elemente der Stecker-Buchse-Anordnung 3 form- und/oder kraftschlüssig aufzunehmen.
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Denkbar ist hier auch, auf der Stecker-Buchse-Anordnung 3 Schlauchschellen 11 anzubringen, die in die gezeigte Ausnehmung 12 des Mittels 10 eintauchen und dort gegebenenfalls noch zusätzlich kraftschlüssig durch Verschrauben fixiert sind.
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In einer diesbezüglichen Alternative können herstellerseitig die Stecker bzw. Buchsen der Stecker-Buchsen-Anordnung 3 mit entsprechenden Befestigungselementen, die z. B. im Spritzprozess realisierbar sind, hergestellt werden.
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Damit die geführte Schlagtrennschiene bzw. die Gesamtheit der beweglichen Schienenanordnung sich nicht selbständig verschieben kann, kann selbige durch ein Siegel, z. B. ausgeführt aus einem Kunststoffmaterial, gesichert werden. Das Siegel ist so gestaltet, dass sich selbiges beim Ausführen des mechanischen Schlags löst oder zerstört wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist sowohl bei Errichtung von Neuanlagen als auch zum Zweck der Nachrüstung für bestehende Anlagen besonders geeignet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010036327 A1 [0002, 0003]
- DE 202010011894 U1 [0004]
- DE 102011114499 A1 [0005]
